Approximation d'une courbe de stabilité de navire

Maquette à construire

maquette



Cette maquette décorative, reproduit fidèlement les éléments de calcul de la stabilité initiale du navire de pêche en annexe :
- données hydrostatiques et plan des formes.
- position du centre de gravité du navire.

A imprimer et assembler en suivant les instructions de montage.





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Il est possible , au-delà de la stabilité initiale , d'évaluer la situation du navire aux grands angles d'inclinaison.

Il suffit pour cela d'inclure le franc-bord dans la situation initiale :

- Longueur de flottaison :          L = 14,80 m
- Volume de carène :               V = 93.4 m3
- Hauteur métacentrique :    GM = 0.79 m
- Franc-bord :                        F = 0.60 m
- Moment quadratique   :        I = 136 m4

En entrant ces données dans la page d'accueil , on obtient des valeurs de bras de levier de redressement GZ , très proches du calcul obtenu par les données pantocarènes.

Cet aperçu montre l'influence prédominante des proportions géométriques du flotteur comprenant les œuvres mortes , sur le détail des formes de la carène.
La réserve de stabilité s'annule en deçà d'une certaine valeur du franc-bord , environ 5 cm dans cet exemple.



La courbe de stabilité est relativement médiocre pour un navire de pêche de cette taille. Pour l'améliorer on ferme la superstructure de manière étanche, au-dessus du pont et à l'avant du navire.

Le modèle du  parallélépipède moyen permet  de simuler cette opération , en modifiant le franc-bord dans les calculs. Les autres paramètres demeurant inchangés.

Le résultat donne un bras de levier de redressement maximum du double de sa valeur précédente , avec un franc-bord augmenté d'une valeur moyenne , estimé à F = 1.50 m.

Ce calcul est toutefois imprécis , car les volumes étanches pris en compte au-dessus du pont ne sont pas répartis uniformément sur la longueur du navire.

Le modèle ne tenant pas compte des variations d'assiette selon l'inclinaison θ , un calcul des données pantocarènes comprenant le gaillard donnerait un résultat inférieur.



Stabilité de forme


La stabilité initiale dépend en premier lieu de la largeur du navire , qui doit être suffisante pour assurer un rayon métacentrique BM acceptable.

Le modèle du parallélépipède moyen met en relief  l'importance du franc-bord et du creux , conditionnant la réserve de stabilité (1).


Stabilité de poids


Toute élévation du centre de gravité du navire dégrade la stabilité. Un mouvement de poids entrainant par exemple une élévation de 5 cm de G , provoque une diminution correspondante du GM. 

La modification de ce paramètre dans la page d'accueil , prenant la valeur GM = 0,74 m , permet de voir l'impact de cette élévation sur la courbe de stabilité.

Il est généralement difficile de contraindre la hauteur du centre de gravité dans un sens favorable.


Ces deux qualités , stabilité de forme et stabilité de poids , ne sont pas toujours faciles à concilier. L'ajout par exemple , d'un lest de quille pour abaisser le centre de gravité du navire , diminuera le franc-bord.
Il est nécessaire par ailleurs de prendre en compte les contraintes de jauge et de chargement maximum pour l'exploitation prévue. 
L'architecture navale est un art résultant de compromis , mais le prix des qualités nautiques se paye généralement sur le port en  lourd , pour une jauge brute déterminée (2).


(1) Cette considération associée à une révolution dans la voilure donna un essor considérable à la marine , avec l'invention de la caravelle. 
C
es navires de haut bord pouvant manoeuvrer sous tous les vents , le globe terrestre fut très rapidement sillonné en tous sens.
En quelques décennies , les galions de Manille réalisent le rêve de Christophe Colomb , transportant vers l'Europe les trésors d'Asie , via le Mexique par le Pacifique.

(2)
Cas des clippers , tel le Cutty Sark du musée de Londres , rapides et manoeuvrables mais destinés au transport de denrées couteuses comme les épices ou le thé , en raison de leur faible tonnage.






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